Состав для заполнения уплотнительного элемента пакера

 

Изобретение относится к области бурения нефтяных и газовых скважин, а именно к составам для заполнения уплотнительных элементов заколонных проходных пакеров, устанавливаемых на обсадной колонне. Технический результат - улучшение контакта уплотнительного элемента пакера со стенкой скважины и повышение его герметизирующей способности за счет заполнения его внутренней полости специальным раствором, обладающим регулируемыми вязкопластическими свойствами. Состав для заполнения уплотнительного элемента пакера состоит из бурового раствора на водной основе. Новым в составе является то, что он дополнительно содержит гидрофобный полимерный тампонажный раствор и водонабухающий полимер АК-639 при следующем соотношении компонентов, вес.ч.: гидрофобный полимерный тампонажный раствор 100, водонабухающий полимер АК-639 25-45, буровой раствор на водной основе 100-200, причем гидрофобный полимерный тампонажный раствор имеет следующий состав, вес.ч.: форполимер типа ФП-65-2 100, углеводородная жидкость 50-100, вода 1-3, наполнитель - бентонит 1-10.

Изобретение относится к области бурения нефтяных и газовых скважин, а именно к составам для заполнения уплотнительных элементов заколанных проходных пакеров, устанавливаемых на обсадной колонне и предназначенных для перекрытия затрубного пространства в строго заданных интервалах скважины.

Известен состав, применяемый для заполнения уплотнительного элемента пакера и представляющий собой цементный раствор [1]. Пакер заполняется цементным раствором в процессе цементирования обсадной колонны. Однако указанный состав имеет недостаток, заключающийся в том, что при твердении цементного раствора цементный камень уменьшается в объеме за счет явления контракции. Из-за контракции снижается напряженность контакта между уплотнительным элементом пакера и стенкой скважины и соответственно снижается герметизирующая способность пакера. Кроме того, заполнение уплотнительного элемента пакера цементным раствором возможно только при установке пакера в интервале цементирования обсадной колонны, что существенно ограничивает область применения последнего.

Ближайшим техническим решением, принятым авторами за прототип, является состав для заполнения уплотнительного элемента пакера, приготовленный на основе бурового раствора и воды [2]. Раздувание (пакеровка) уплотнительного элемента заколанных пакеров закачкой в него бурового раствора или воды является довольно простой и недорогой операцией. Однако проведенными нами исследованиями установлено, что в процессе эксплуатации пакера из-за диффузионных и капельных утечек жидкости из внутренней полости уплотнительного элемента происходит снижение давления в пакере и соответственно уменьшение его герметизирующей способности. Причем чем ниже вязкость жидкости, заполняющей пакер, тем быстрее происходит процесс снижения давления внутри уплотнительного элемента пакера.

Задачей изобретения является улучшение контакта уплотнительного элемента пакера со стенкой скважины и повышение его герметизирующей способности за счет заполнения его внутренней полости специальным раствором, обладающим регулируемыми вязкопластическими свойствами.

Поставленная задача решается за счет того, что состав для заполнения уплотнительного элемента пакера, состоящий из бурового раствора на водной основе, дополнительно содержит гидрофобный полимерный тампонажный раствор и водонабухающий полимер, например АК-639, при следующем соотношении компонентов, вес.ч.: Гидрофобный полимерный тампонажный раствор - 100 Водонабухающий полимер, например АК-639 - 25 - 45 Буровой раствор на водной основе - 100 - 200 причем гидрофобный полимерный тампонажный раствор имеет следующий состав (вес части): Форполимер типа ФП-65-2 - 100 Углеводородная жидкость - 50 - 100 Вода 1 - 3 Наполнитель, например бентонит - 1 - 10 Для приготовления заявляемого состава использовали следующие продукты:
- форполимер типа ФП-65-2 - вязкая жидкость желтоватого цвета, является продуктом взаимодействия низкомолекулярного бутадиенпипериленового каучука СКДП-Н и толуилендиизоцианата Т 65/35. Форполимер типа ФП-65-2 выпускается согласно ТУ 38.403.548-87;
- в качестве сшивающего агента используется вода;
- наполнителем является бентонит;
- водонабухающий полимер, например АК-639, представляет собой порошок белого цвета с размером частиц не более 2 мм, плотностью 1150-1200 кг/м³, способный поглощать воду или водные растворы в зависимости от марки от 100 до 1000 раз превышающем собственную массу и удерживать их в своей структуре даже при воздействии определенных давления. Водонабухающий полимер АК-639 выпускается согласно ТУ 6-02-00209912-59-96.

Сущность изобретения заключается в следующем. Гидрофобный полимерный тампонажный раствор при контакте с водной средой бурового раствора отверждается, при этом образуется каркас для сохранения формы раздутого уплотнительного рукава, а водонабухающий полимер отбирает всю оставшуюся воду из закачанного в пакер объема бурового раствора. При этом вся закачанная жидкостная масса состава превращается в гелеобразную резиноподобную смесь.

Конкретный пример приготовления и применения заявляемого состава.

Уплотнительный элемент пакера заполняется в заводских условиях предварительно приготовленным составом. Так, для заполнения одного пакера, например типа ПГПМ-1-146, состав готовится из двух литров гидрофобного полимерного тампонажного раствора (ГПТС) и одного килограмма водонабухающего полимера (ВНП), которые тщательно перемешиваются и затем посредством специального гидравлического разделителя закачиваются во внутреннюю полость уплотнительного элемента пакера. Буровой раствор на водной основе как компонент состава участвует в конце операции по заполнению уплотненного элемента пакера.

После заполнения частично раздутого уплотнительного элемента раствором ГПТС и ВНП пакер, встроенный в обсадную колонну труб, спускается в скважину на заранее запланированную глубину. Затем проводится пакеровка затрубного пространства: под давлением открывается отверстие для входа бурового раствора на водной основе из обсадной колонны в пространство между корпусом пакера и уплотнительным элементом. Раствор продавливается под давлением, не превышающим давления прессовки обсадной колонны после окончания цементажа и отверждения цементного раствора.

При проведении пакеровки в скважине уплотнительный элемент пакера увеличивается по диаметру в 1,4 раза, при этом общий объем жидкости, заполняющей внутреннюю полость уплотнительного элемента пакера, составляет от 12 до 14 л.

Применение этого состава позволяет, не меняя технологии изготовления и применения пакера, добиться заполнения его уплотнительного элемента гелеобразной резиноподобной смесью с заданными вязко-структурными свойствами, что полностью исключает диффузионные и капельные утечки жидкости из уплотнительного элемента пакера, а также не обладает свойствами сокращения в объеме, что значительно по сравнению с известными используемыми для этой цели составами увеличивает срок службы пакера и повышает надежность перекрытия затрубного пространства.

Источники информации
1. Автор. дис. на соискание ученой степени к.т.н. Дудаладова А.К. на тему "Разработка технико-технологических средств для оперативного улучшения изоляции пластов при креплении скважин " .- М.: ВНИИБТ,1991.

2. Научно-технический журнал "Нефть, газ и нефтехимия за рубежом", 1992, 4, М.: Недра, с. 20-24 (прототип).

Формула изобретения

Состав для заполнения уплотнительного элемента пакера, состоящий из бурового раствора на водной основе, отличающийся тем, что состав дополнительно содержит гидрофобный полимерный тампонажный раствор и водонабухающий полимер АК-639 при следующем соотношении компонентов, вес. ч. :
Гидрофобный полимерный тампонажный раствор - 100
Водонабухающий полимер АК-639 - 25-45
Буровой раствор на водной основе - 100 - 200
причем гидрофобный полимерный тампонажный раствор имеет следующий состав, вес. ч. :
Форполимер типа ФП-65-2 - 100
Углеводородная жидкость - 50 - 100
Вода - 1 - 3
Наполнитель бентонит - 1 - 10